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文檔簡介

1、畢業(yè)設(shè)計(論文)題目:酒精濃度檢測系統(tǒng)alcohol concentration detection system學(xué)生姓名 班 級 學(xué)院名稱專業(yè)名稱 指導(dǎo)教師學(xué)位論文原創(chuàng)性聲明本人鄭重聲明:所呈交的學(xué)位論文,是本人在導(dǎo)師的指導(dǎo)下,獨立進行 研究工作所取得的成果。除文中已經(jīng)注明引用或參考的內(nèi)容外,本論文不含 任何其他個人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫過的作品或成果。對本文的研究做出重 要貢獻的個人和集體,均已在文中以明確方式標(biāo)注。本人完全意識到本聲明的法律結(jié)果由本人承擔(dān)。論文作者簽名: 日期:年月日學(xué)位論文版權(quán)協(xié)議書本人完全了解關(guān)于收集、保存、使用學(xué)位論文的規(guī)定,即:本校學(xué)生在 學(xué)習(xí)期間所完成的學(xué)位論文的

2、知識產(chǎn)權(quán)歸所擁有。有權(quán)保留并向國家有關(guān)部 門或機構(gòu)送交學(xué)位論文的紙本復(fù)印件和電子文檔拷貝,允許論文被查閱和借 閱??梢怨紝W(xué)位論文的全部或部分內(nèi)容,可以將本學(xué)位論文的全部或部分 內(nèi)容提交至各類數(shù)據(jù)庫進行發(fā)布和檢索,可以采用影印、縮印或掃描等復(fù)制 手段保存和匯編本學(xué)位論文。論文作者簽名: 導(dǎo)師簽名:日期:年 月 日日期:年 月 日大學(xué)四年匆匆走過,轉(zhuǎn)眼間便是要各奔東西。一個地方只有你真正耍離開了, 才會滿含辛酸、淚流滿面。猶記得大一時剛踏入校門,學(xué)長學(xué)姐熱心地給我們提 供幫助,指導(dǎo)我們的學(xué)習(xí)、關(guān)心我們的生活。大一大二時志愿者、社團的忙碌也 是一段難忘的日了,大家一起主張、一起準(zhǔn)備、一起歷經(jīng)風(fēng)雨。

3、也記得大三時打 籃球腳傷之后陣痛整整一年。那一年是我大學(xué)里最痛苦的一年,脾氣非常不好。 但是小伙伴容忍我,依舊給我無微不至的關(guān)心。也記得老師在講桌前孜孜地教導(dǎo) 我們學(xué)習(xí)實用的知識,告訴我們外面的社會很殘酷,要有所準(zhǔn)備??傊?,大學(xué)四 年就這樣過去了,歡樂也好,悲傷也好,到最后只剩感恩。感謝母校培養(yǎng)我至今, 讓我在高墻里感受社會的風(fēng)雨。感謝陪伴我四年的小伙伴和老師,感謝在風(fēng)雨里陪伴我成長的母校。希望大 家都各自有遠大的前程,希望母校綠樹長青,培育出一代又一代的人。酒精濃度檢測系統(tǒng)摘要:隨著中國經(jīng)濟日益發(fā)達,私家車已經(jīng)成為如今人們的標(biāo)配。在任何一個城 市的馬路上,你都可以見到往來的川流不息的車輛。中

4、國經(jīng)濟的騰飛是值得慶祝 的好事情,然而車輛的普及也帶來了一起起令人痛心的交通事故。其中一個最重 要的就是酒駕問題。據(jù)統(tǒng)計,因酒駕而發(fā)生的交通事故占總交通事故的20%左右, 但是由于酒駕所導(dǎo)致的交通事故的致死率競為32%。酒駕不僅給自己和他人的生 命財產(chǎn)帶來威脅,同樣也對社會和國家造成了嚴(yán)重的經(jīng)濟損失。因此,交通部門 一個很重要的問題就是預(yù)防酒駕。如何預(yù)防酒駕便成了其中一個重中之重。酒精 濃度檢測系統(tǒng)能夠根據(jù)駕駛員呼岀的氣準(zhǔn)確地測量岀其血液中酒精濃度。因其不 需要血液進行測量,只需要測試駕駛員呼出的氣體,因而大受推廣,也為預(yù)防酒 駕提供了一個良好的科技基礎(chǔ),也為人民的生命財產(chǎn)安全提供了一份微薄的

5、貢 獻。木文主要研究酒精濃度檢測系統(tǒng)。以stc89c52單片機芯片處理其數(shù)據(jù)和控 制邏輯,以酒精濃度傳感器mq-3作為測試空氣中乙醇蒸汽濃度的核心檢測裝 置,以a/d轉(zhuǎn)換器adco832作為輔助芯片,mq3酒精濃度傳感器輸岀的模擬 電壓通過adc0832轉(zhuǎn)換成數(shù)字電壓,其值傳輸?shù)胶诵脑O(shè)備。lcd 1602液晶屏作 為顯示器,顯示酒精濃度和設(shè)定的閾值。當(dāng)酒精濃度超過設(shè)定的閾值時,開啟蜂 鳴器報警。測試結(jié)果表明,該系統(tǒng)具有較高的精度和實用性,具有非常大的經(jīng)濟 效應(yīng)。關(guān)鍵字:酒精濃度檢測、mq3傳感器、adc0832中圖分類號:t-19alcohol concentration detecting

6、systemabstract: with the high developed economy in china, private cars have become the standard of today's emerging families. in any city on the road, you can see the flow of endless vehicles. china's economic take-off is a good thing to celebrate, but the popularity of the vehicle has also

7、brought more frequent traffic accidents. one of the most important is the drunk driving problem. according to statistics, due to drunk driving traffic accidents accounted for about 20% of the total traffic accidents, and drunk driving traffic accidents caused by the death rate reached 32% this not o

8、nly to their own and other people's lives and property threat, also to the society and the country caused serious economic losses. therefore, the prevention of drunken driving has become an important issue in the transport sector. how to prevent drunk driving has become one of the most important

9、. the alcohol concentration detection system is able to accurately measure the alcohol concentration in the blood according to the drivers breath because it does not need blood to measure, only need to test the driver out of the gas, which greatly promoted, but also for the prevention of drunk drivi

10、ng provides a good technology base, but also for the people's lives and property to provide a modest contribution.this article mainly designed alcohol concentration detection system. stc89c52 single chip microcomputer chip to deal with its data and control logic to the alcohol concentration sens

11、or mq-3 as the test air ethanol vapor concentration of the core detection device to a/d converter adc0832 as an auxiliary chip, mq-3 alcohol concentration sensor will analog voltage the output is converted by adc0832 to the corresponding digital voltage and its value is transferred to the core devic

12、e. lcd 1602 screen as a display, showing the alcohol concentration and set the threshold. when the alcohol concentration exceeds the set threshold, turn on the buzzer alarm. the test results show that the system has high precision and practicality, and has a very large economic effect.keywords: alco

13、hol concentration detect> mq-3 sensor、adc0832classification:1. 1酒精濃度檢測系統(tǒng)的研究背景及意義61. 2酒精濃度檢測系統(tǒng)的基本概念61. 3酒精濃度檢測系統(tǒng)的研究歷史和現(xiàn)狀71. 4本文的主要研究內(nèi)容81.4. 1酒駕判斷的標(biāo)準(zhǔn)81.4.2燃料電池型與半導(dǎo)體型信號獲取的比較81.4.3硬件電路的設(shè)計91.4.4軟件程序的設(shè)計92酒精濃度檢測系統(tǒng)的硬件設(shè)計92. 1系統(tǒng)框圖92. 2酒精濃度檢測系統(tǒng)的設(shè)計思路102. 3酒精濃度檢測系統(tǒng)的硬件模塊102. 31mq-3傳感器模塊102. 3. 2基于adc0832的a/d轉(zhuǎn)換

14、模塊112. 3. 3基于stc89c52的單片機控制模塊112. 3.4基于lcd 1602的顯示模塊123酒精濃度檢測系統(tǒng)的軟件設(shè)計143.1軟件設(shè)計的主要思路143. 2酒精濃度檢測系統(tǒng)的主要程序154酒精濃度檢測系統(tǒng)的protel仿真214. iprotel軟件介紹214. 2基于protel的酒精濃度檢測系統(tǒng)仿真215酒精濃度檢測系統(tǒng)的實驗結(jié)論225. 1實驗方案的介紹與對比225.2實驗方案的注意事項235. 3實驗方案的結(jié)論23參考文獻24作者簡歷錯誤!未定義書簽。學(xué)位論文數(shù)據(jù)集錯誤!未定義書簽。1緒論1.1酒精濃度檢測系統(tǒng)的研究背景及意義酒駕問題是交管部門頭疼的一個大問題。酒駕

15、不僅對酒駕者造成生命的威 脅,也給無辜路人的生命財產(chǎn)安全帶來重大的威脅。每年,因為酒駕而釀成的悲 劇都讓人感到惋惜,在酒駕的魔爪下,多少家庭的支離破碎。據(jù)科學(xué)的分析,醉 酒駕駛的駕駛員神經(jīng)系統(tǒng)會受到一定的限制,其通常會有以下的反應(yīng)特征:對紅 綠燈識別慢、把握不住方向、突然的拐彎等。因為酒精對人神經(jīng)系統(tǒng)的干擾,導(dǎo) 致了醉酒者岀交通事故的高頻率。據(jù)不完全統(tǒng)計,醉酒駕駛相比清醒情況下駕駛 的交通事故率要高15倍。因此,為了遏制酒駕事故的發(fā)生,酒精濃度檢測系統(tǒng) 開始了一代又一代的發(fā)展。酒精濃度檢測系統(tǒng)旨在全面杜絕酒駕,最人的目標(biāo)就是讓酒駕能提前被偵測 到,從而在源頭上解決問題。雖然它可能只是一個交警手

16、中的小儀器,也可能只 是汽車?yán)镆粋€小小的組件,但是在許多不經(jīng)意的吋候,挽冋了許多人的生命。生 命是無價的。我們需要愛惜自己的聲明,也尊重他人的生命。因此,酒精濃度檢 測系統(tǒng)具有很大的開發(fā)訴求。開發(fā)酒駕濃度檢測系統(tǒng)可以有效地降低酒駕事故 率,維護社會的和諧與穩(wěn)定。1.2酒精濃度檢測系統(tǒng)的基本概念酒精濃度檢測系統(tǒng)是一種專門用丁檢測駕駛員酒駕的系統(tǒng)。它最精確的測量 方案應(yīng)該是檢測駕駛員血液酒精濃度,次之是檢測駕駛員呼氣中酒精濃度。但是 經(jīng)過人們長久的測試與數(shù)據(jù)統(tǒng)計,得出了血液酒精濃度和呼氣酒精濃度的換算規(guī) 律。又因工業(yè)時代單片機、傳感器工藝的極速發(fā)展,給酒精濃度檢測系統(tǒng)提供了 技術(shù)基礎(chǔ)。由此,酒精濃

17、度檢測系統(tǒng)開始發(fā)展起來。該系統(tǒng)可大可小,并且可布 置的環(huán)境也多種多樣。它既可以是交警手上一個小小的儀器,也可以是用于車載 酒駕檢測的一個部件。酒精濃度的檢測類型總共有四種,分別為燃料電池類型,氧化錫半導(dǎo)體型, 紅外檢測型,氣相色譜分析色彩型。由于生產(chǎn)成本等因素,目前市場上普及的是 燃料電池型和半導(dǎo)體型。燃料電池型主要利用化學(xué)反應(yīng),將駕駛員呼出氣體中的 乙醛成分送入微型燃燒室里燃燒產(chǎn)生微弱電流,再將微弱電流放大即可測得其的 酒精濃度。氧化錫半導(dǎo)體型酒精濃度檢測儀,主耍采用氧化錫半導(dǎo)體材料作為傳 感器,該材料具有相當(dāng)好的氣敏特性,該特性使得該類型的半導(dǎo)體材料在酒精濃 度增加的情況下阻值減小。因此,

18、測量分給與之串聯(lián)的電阻上的電壓進行酒精濃 度的檢測。13酒精濃度檢測系統(tǒng)的研究歷史和現(xiàn)狀酒精濃度檢測系統(tǒng)最標(biāo)準(zhǔn)的做法是對駕駛員的進行抽血檢測。但是由于這種 方案執(zhí)行步驟復(fù)雜,且具有一定的危險性,現(xiàn)實中人們往往采用呼氣式進行檢測。現(xiàn)如今,國內(nèi)市場上主要流行的是呼氣式酒精濃度檢測儀。呼氣式酒精濃度 檢測儀流行的酒精濃度檢測儀主要分為燃料電池和氧化錫半導(dǎo)體型兩種。其中, 燃料電池型酒精濃度檢測儀的原理是利用燃燒產(chǎn)牛微弱電流的化學(xué)反應(yīng),該類型 一起就像一個微型的燃料電池,會向外輸出微弱電流。當(dāng)駕駛員呼出的氣體進入 充滿催化劑的微型燃燒室內(nèi),氣體中的酒精成分(乙醍氣休)會燃燒產(chǎn)牛成微弱 電流,微弱的電流

19、被放大電路放大從而被檢測到,因此可測出與其對應(yīng)的酒精濃 度。而氧化錫半導(dǎo)體型酒精濃度檢測儀的原理是將具有氣敏特性的氧化錫半導(dǎo)體 作為測試酒精濃度的節(jié)點,如mq-3傳感器(采用二氧化錫),該部件的電阻大 小與氣體中酒精濃度大小成反比,并且對酒精具有很高的靈敏度。更令人驚嘆的 是,mq-3傳感器可以有效地抵抗醋、水蒸氣、煙等的干擾,可以有效地測出精 準(zhǔn)數(shù)據(jù)。由于呼氣式酒精濃度檢測屬于對來往車輛截停檢測的被動執(zhí)法,所以執(zhí)法的 效果并沒有想象中的美好。酒駕事故的發(fā)牛率雖然相對減小,但是仍然有一大批 的漏網(wǎng)之魚。因此,國外近五年開始發(fā)展車載酒精濃度檢測技術(shù)和便攜非接觸式 酒精濃度檢測技術(shù)。其中,車載酒精

20、濃度檢測技術(shù)旨在使用手指按壓檢測技術(shù)和 非接觸氣息探測技術(shù),通過手指按壓檢測實現(xiàn)酒精濃度測試系統(tǒng)主動執(zhí)法的目 標(biāo)。如果駕駛員未通過手指按壓檢測,則會聯(lián)系交警部門進行例行檢查,嚴(yán)重情 況下駕駛員甚至無法啟動汽車。而間接式酒精濃度檢測技術(shù)開發(fā)緣由在于許多駕 駛員抗拒心理,抵抗交警,不進行呼氣式酒精濃度檢測,有的駕駛員以消極的方 式抗拒執(zhí)法,拒絕或少吹氣,給交警的辦公帶來了極大不便。間接式酒精濃度檢 測技術(shù)己在國外有一定的發(fā)展。例如,美國新墨西哥州研制了一種酒精濃度檢測 儀,采用皮膚血管檢測技術(shù)。該檢測儀可以利用紅外線照射皮膚后反射的光檢測 駕駛員血液的酒精濃度。隨著科學(xué)的不斷進步,未來酒精濃度檢測

21、系統(tǒng)會得到全面的提高。相信在不 久的將來,酒精濃度檢測系統(tǒng)的效率和全面性會提升,與此同時更好地消除酒后 駕車檢測的失誤率。1.4本文的主要研究內(nèi)容在仔細了解了酒精濃度檢測系統(tǒng)的相關(guān)知識后,本文結(jié)合相關(guān)的參考文獻和 導(dǎo)師的建議進行了更系統(tǒng)的研究。計劃進行的研究內(nèi)容如下:141酒駕判斷的標(biāo)準(zhǔn)酒駕的最佳判斷方法是檢測駕駛員血液里的酒精濃度,而較為簡單可行的一 種方法是檢測駕駛員呼氣中的酒精濃度。呼氣式的檢測裝置存在自己的不足之 處,但是也在改進。有的是在呼氣式測試儀的主體中安裝多個吹氣壓力或氣流感 應(yīng)器,主要檢測被測者是否在用力吹氣,以此判斷被測者是否在消極執(zhí)法。國家 質(zhì)量監(jiān)督檢驗檢疫局發(fā)布的車輛駕

22、駛?cè)藛T血液、呼氣酒精含量閾值與檢驗 (gb19522-2004)中規(guī)定,駕駛?cè)藛T每100毫升血液酒精含量大于或等于20毫克, 并每100毫升血液酒精含量小于80毫克為飲酒后駕車。駕駛?cè)藛T每100毫升血 液酒精含量大于或等于80毫克則為醉酒駕車。1.4.2燃料電池型與半導(dǎo)體型信號獲取的比較燃料電池型:燃料電池型是利用了化學(xué)反應(yīng),直接把進入微型燃燒室內(nèi)部的 酒精(乙瞇氣體)轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔?,在其兩個電極上產(chǎn)生電壓輸出。它通常采用貴金 屬口金來作為電極材料,并且在微型燃燒室內(nèi)還充滿著特種催化劑,這種催化劑 不僅能使進入燃燒室內(nèi)的酒精(乙醛氣體)充分燃燒產(chǎn)生電能輸出,并且對其它 非酒精氣體不會產(chǎn)生不良反應(yīng),

23、因次對酒精濃度檢測的精度有很大的提高。所以 燃料電池酒精傳感器輸出電壓的高低與吸入燃燒室內(nèi)酒精氣體的濃度成正比。它 的優(yōu)勢是測量精度高,并且可測范圍廣。因為它只對酒精氣體反應(yīng),所以能很好地 抵抗任何其它非酒精氣體帶來的干擾。另外,由于它對酒精氣體極為敬感,只要把 所在環(huán)境的溫度控制在規(guī)定的范圍內(nèi),即使是酒精濃度很低的氣體也能在其兩極 產(chǎn)生微弱的電壓輸出,從而被檢測到。而且它是一種能夠直接將儲存在燃料和氧 化劑屮的化學(xué)能高效地轉(zhuǎn)化為電能的發(fā)電裝置,其工作過程屮不涉及燃燒,僅僅 通過電化學(xué)反映生成水,因而不受卡諾循環(huán)控制,其能量轉(zhuǎn)換效率明顯提高而且 排放量很少,有利于保護環(huán)境。mq-3氣皺傳感器:

24、mq-3傳感器封裝的氣皺元件總共有6只針狀管腳,其屮4 只管腳用于信號取出,2只管腳用于提供加熱電流,并且其具有很大的探測范圍, 非常適合酒精檢測。它的原理是:如果n型導(dǎo)電性的氧化物暴露在大氣屮,由于 氧氣的吸附而其內(nèi)部的電子數(shù)量會減少,從而使其的電阻增大。當(dāng)大氣屮存在某 種特定的還原性氣體時,它會與它吸附的氧氣發(fā)生反應(yīng),從而使得氧化物內(nèi)的電 子數(shù)增加,導(dǎo)致氧化物的電阻減小。半導(dǎo)體型的氧化物傳感器通常就是通過該阻 值變化的特性來分析氣體濃度的大小。通過分壓式電路,mq-3氣敏傳感器電阻 的變化量可以轉(zhuǎn)換為電壓的變換量。采用mq-3傳感器的技術(shù)優(yōu)點包括對乙醇氣 體的高靈敏度和選擇性、快速響應(yīng)的恢

25、復(fù)特性、非??煽康姆€(wěn)定性以及驅(qū)動回路 易實現(xiàn)性。通過mq-3傳感器對乙醇氣體進行采集之后,經(jīng)過分壓電路ad,被檢 測的信號會由電阻值轉(zhuǎn)變成電壓值,從而方便a/d轉(zhuǎn)換的處理。1.4.3硬件電路的設(shè)計本文研究以mq-3作為酒精傳感器、stc89c52單片機作為主控芯片、lcd 1602 作為顯示屏、蜂鳴器作為報警器來制作酒精濃度檢測系統(tǒng)。酒精濃度檢測系統(tǒng)的 模塊包括mq-3傳感器模塊、a/d轉(zhuǎn)換模塊、stc89c52單片機控制模塊、lcd 1602 液晶顯示模塊和蜂鳴器報警模塊。其屮,mq-3傳感器的阻值會根據(jù)酒精濃度的 大小實吋變化,將該傳感器接好并與一個適宜大小的電阻串聯(lián),組成分壓電路, 分壓

26、電阻上的電壓值即是提取的信號。之后,將測得的模擬電壓信號經(jīng)過a/d 轉(zhuǎn)換電路轉(zhuǎn)成數(shù)字電壓信號傳給stc89c52單片機,單片機對轉(zhuǎn)換后的數(shù)字電壓 信號值進行分析處理,根據(jù)擬合曲線得到的公式轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的酒精濃度,最后將 處理后得到的酒精濃度大小以及閾值通過lcd1602液晶屏顯示岀來。另外,如果 酒精濃度大小超出閾值,單片機會啟動蜂鳴器進行報警。144軟件程序的設(shè)計本文以stc89c52單片機作為主控芯片,通過stc_isp_v481. exo程序即可將 程序燒入stc89c52單片機中。軟件程序的模塊分為延時模塊、按鍵模塊、lcd 模塊、定時器模塊、ad轉(zhuǎn)換模塊和蜂鳴器報警模塊。軟件程序的邏輯

27、如下:一 開始先進行定時器、lcd 1602的初始化,并將所有i/o 口設(shè)為高電平,而后進入 酒精濃度檢測的循環(huán)。在該循環(huán)中,先進行ad轉(zhuǎn)換數(shù)值的讀取,共檢測8次取 其平均值得出酒精濃度,并將酒精濃度與設(shè)定的閾值在lcd1602 ±顯示出來。通 過定時器控制蜂鳴器模塊每0. 3秒檢測一次酒精濃度是否超過閾值,如果超過閾 值,則控制蜂鳴器進行報警。按鍵模塊負責(zé)報警閾值的修改,總共有兩個按鍵, 一個按鍵控制閾值加一,另一個按鍵控制閾值減一。2酒精濃度檢測系統(tǒng)的硬件設(shè)計2.1系統(tǒng)框圖酒精濃度檢測系統(tǒng)的硬件框圖如圖2. 1所示:mq-3酒精傳感器adc0832圖2.1系統(tǒng)框圖2.2酒精濃度檢

28、測系統(tǒng)的設(shè)計思路硬件方面,本文研究以mq-3作為酒精傳感器、stc89c52單片機作為主控芯 片、lcd 1602作為顯示屏、蜂鳴器作為報警器來制作酒精濃度檢測系統(tǒng)。酒精濃 度檢測系統(tǒng)的模塊包括mq-3傳感器模塊、a/d轉(zhuǎn)換模塊、stc89c52單片機控制 模塊、lcd 1602液晶顯示模塊和蜂鳴器報警模塊。其屮,mq-3傳感器的阻值會根 據(jù)酒精濃度的大小實時變化,將該傳感器接好并與一個適宜大小的電阻串聯(lián),組 成分壓電路,分壓屯阻上的電壓值即是提取的信號。之后,將測得的模擬電壓信 號經(jīng)過a/d轉(zhuǎn)換電路轉(zhuǎn)成數(shù)字電壓信號傳給stc89c52單片機,單片機對轉(zhuǎn)換后 的數(shù)字電壓信號值進行分析處理,根據(jù)

29、擬合曲線得到的公式轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的酒精濃 度,最后將處理后得到的酒精濃度大小以及閾值通過lcd1602液晶屏顯示出來。 另外,如果酒精濃度大小超出閾值,單片機會啟動蜂鳴器進行報警。2.3酒精濃度檢測系統(tǒng)的硬件模塊2.3.1mq-3傳感器模塊酒精濃度檢測系統(tǒng)由mq-3傳感器模塊對被測環(huán)境實行檢測。mq-3傳感器總 共有6個引腳,其中兩個引腳負責(zé)加熱,四個引腳負責(zé)信號的輸出。mq-3傳感 器的信號輸出總共有兩種方式,一種是dout、ttl高低屯平輸出方式,另一種是 a0ut模擬量輸出方式,方式的選擇與所接引腳有關(guān)。如果選擇dout、ttl高低 電平端,可直接接單片機i/o 口。當(dāng)mq-3傳感器感應(yīng)到相

30、關(guān)信號吋,mq-3傳感 器輸岀低電平,當(dāng)mq-3傳感器未感應(yīng)到相關(guān)信號時,mq-3傳感器輸出高電平, 高電平電壓等于電源電壓。如果選擇aout模擬量輸出,可以直接將aout腳接 ad轉(zhuǎn)換輸入端。正常情況下,如果在沒有被測氣體的環(huán)境中,此時aout端的電 壓為iv左右。如果檢測到被測氣體,每當(dāng)被測氣體的濃度升高20ppm, mq-3傳 感器aout端的電壓就提高0. lvo其中1 ppm=lmg/l, ppm常用來表示氣體濃度。 另外需要注意的是,被測氣體濃度與aout端電壓是趨于線性的一種關(guān)系,如需 要更精確的測量還需要調(diào)整,mq-3傳感器需先加熱20s,當(dāng)其預(yù)熱完畢測試結(jié)果 才比較準(zhǔn)確。本文

31、采用的方式為aout模擬量輸出方式。2.3.2基于adc0832的a/d轉(zhuǎn)換模塊adc0832是一款具有8位模擬信號的a/d轉(zhuǎn)換芯片,它的最高分辨率可達到 256級,能夠滿足一般模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換的要求。在5v供電的情況下,輸入電壓在 0-5v之間。該款芯片的切換時間只有32us,工作頻率為250khz,可以通過雙 數(shù)據(jù)輸出檢查數(shù)據(jù),以減少錯誤數(shù)據(jù)。其傳換速度快,性能穩(wěn)定,使能輸入獨立 于芯片,使得設(shè)備掛起和處理器控制變得更加方便,通過d1的數(shù)據(jù)輸入可以輕 松實現(xiàn)通道功能選擇。adc0832總共有8個引腳。其中cs引腳的功能為片選使能,ch0和ch1引腳 作為模擬輸入通道,di的功能時數(shù)據(jù)信號輸入

32、、選擇通道控制,do的功能是數(shù) 據(jù)信號輸出、轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)輸出,clk的功能是芯片時鐘信號輸入,gnd接地,vcc 接電源。cs 18vcc (vref)cho 27 clkch1 36 dognd 45 di圖 2. 2 adc0832 芯片2.3.3基于stc89c52的單片機控制模塊stc89c52的功能豐富,總共有40個引腳,32個1/0 口,包含2個外中斷口, 3個16位可編程定時計數(shù)器,2個全雙工串行通信口,2個讀寫口線,片內(nèi)振蕩 器及時鐘電路。同時stc89c52可降至0hz的靜態(tài)邏輯操作,并支持兩種軟件可選的節(jié)電工作模式??臻e方式停止cpu的工作,但允許ram,定時/計數(shù)器,串 行通

33、信口及中斷系統(tǒng)繼續(xù)工作。掉電方式保存ram中的內(nèi)容,但振蕩器停止工作 并禁止其他所有部件工作直到下一個硬件復(fù)位。其將通用的微處理器和flash 存儲器結(jié)合在一起,特別是可反復(fù)擦寫的flash存儲器可有效地降低開發(fā)本。stc 單片機有pd1i pqfp/tqfp及plcc等三種封裝形式,以適應(yīng)不同產(chǎn)品的需求。stc89c52單片機芯片如圖2.3所示。mq-3傳感器模塊輸出的檢測電壓,可 通過adc0832芯片進行a/d轉(zhuǎn)換輸入到stc89c52單片機內(nèi)。單片機內(nèi)部程序中 設(shè)有一個閾值,當(dāng)檢測出的酒精濃度超出閾值,由單片機控制蜂鳴器報警。并且 stc89c52單片機可檢測是否有按鍵按下,如果有按鍵

34、按下,則執(zhí)行之前制定好 的程序。t2/p1.0 t2ex/p1. 1 pl. 2 pl. 3 pl. 4 pl. 5 pl. 6 pl. 7rstrxd/p 3.0txd/p3.1 into/p3. 2 int1/p3.3to/p3.4 h/p3.5 更/p36rd/p3.7xtal2 xtal1vss匸ujlnjiiipdip4009876543 210987 6 5 4 3 243333333 333222 2 2 222vccpo. o/ado po. 1/ad1 po. 2/ad2 po.3/ad3 po.4/ad4 p0.5/ad5 po.6/ad6 po. 7/ad7 ea ale

35、/prog psenp2. 7/a15 p2 6/al4 p2. 5/a13 p2. 4/a12 p2. 3/a11 p2.2/a10 p2.1/a9 p2. 0/a8圖 2. 3 stc89c52 芯片2.3.4基于lcd1602的顯示模塊lcd 1602液晶屏主要技術(shù)參數(shù)如表1表2:表1 lcd 1602液晶屏技術(shù)指標(biāo)顯示容麗:16x2個字符芯片工作電壓:4. 5 5. 5v工作電流:2. oma (5. 0v)模塊量佳工作電壓:5. 0v字符尺寸:2. 95x4. 35 (wxh) nm表2 lcd 1602液晶屏接口信號說明編號符號引腳說明編號符號引腳說明1v$電源地9d2data i

36、/o2vdd電源正極10d3data i/o3vl液晶顯示偏壓信號11d4data i/o4rs數(shù)據(jù)/命令選擇竭(h/l)12d5data i/o5r/w讀/寫選擇端(h/l)13d6data i/o6e便能信號14d7data i/o7dodata i/o15bla背光源正極8didata i/o16blk背光源負極如表2所示,編號4、5、6的引腳分別為液晶的rs、r/w、e控制引腳,而編號 7-14的引腳為數(shù)據(jù)引腳。其中vss、vdd提供液晶屏的電源,其他的引腳負責(zé)調(diào) 節(jié)液晶屏背光的開關(guān)及背光的亮度。圖2. 4便是lcd 1602液晶屏顯示模塊的電路 圖。圖2. 4 lcd 1602顯示模

37、塊2.3.5蜂鳴器報警模塊蜂鳴器報警模塊的原理圖如圖2.5。其中,三極管起開關(guān)作用,當(dāng)stc89c52 單片機控制輸出高電平到三極管基極時,其基極的高電平使得三極管導(dǎo)通,蜂鳴 器發(fā)聲。圖2. 5蜂鳴器模塊3酒精濃度檢測系統(tǒng)的軟件設(shè)計3.1軟件設(shè)計的主要思路灑精濃度檢測系統(tǒng)的軟件框圖如圖3.1所示:數(shù)戡+叱化定時山;+吃仆.>初一進入觸】xi * :換算滬ia a ji酒jiikfj s超対閩!|.附酒將冇傅ps卜町按鍵處理圖3. 1軟件框圖軟件程序的主要思路是這樣的。一開始先進行數(shù)據(jù)、定時器、a/d轉(zhuǎn)換和lcd 1602顯示的初始化,而后進入酒精濃度檢測的循環(huán)。在該循環(huán)中,首先觸發(fā) a/

38、d轉(zhuǎn)換,檢測8次取其平均值,并經(jīng)過換算得出酒精濃度,將酒精濃度與設(shè)定 的閾值在lcd 1602上顯示出來。之后,通過定時器每0. 3秒檢測一次酒精濃度是 否超過閾值,如果超過閾值,則控制蜂鳴器進行報警。而按鍵模塊總共有兩個按 鍵,主要用來控制閾值的修改。3.2酒精濃度檢測系統(tǒng)的主要程序下面介紹main.c主程序編寫,其他程序略。以下是頭文件和一些宏定義調(diào)用單片機頭文件#inelude <reg52.h>無符號字符型宏定義變量范圍0255#define uchar unsigned char無符號整型宏定義 變量范圍(t65535#define uint unsigned int#i

39、nclude <intrins.h>/cs定義為p2 口的第4位腳,連接adc0832 cs腳 sbit cs=p2a4;/scl定義為p2 口的第3位腳,連接adc0832 scl腳sbit scl=p2a3;/do定義為p2 口的笫2位腳,連接adc0832 do腳 sbit do=p2a2;蜂鳴器i/o 口定義sbit beep = p3a2;酒精等級定義long dengji,s_dengji = 50;bit flag_300ms;按鍵值的變量uchar key_can;菜單設(shè)計的變量uchar menu_l;uchar flag_clock;#inelude “eepr

40、omsz.h"#include ,lcdl602.hn/*2ms延時函數(shù)*/void delay_lms(uint q)uint ij;for(i=0;i<q;i+) for(j=0;j<120;j+); *把數(shù)據(jù)保存到單片機內(nèi)部eeprom中* * *void write_eeprom()sectorerase(0x2000);byte_write(0x2001z s_dengji); byte_write(0x2060, a_a);*把數(shù)據(jù)從單片機內(nèi)部eeprom屮讀出來*void read_eeprom()s_dengjj = byte_read(0x2001);

41、a_a = byteead(0x2060);*開機自檢eeprom初始化* * * * * *void init_eeprom()先讀read_eeprom();if(a_a != 2)s_de ngji = 80; a a = 2; write_eeprom();/me*讀數(shù)模轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)*unsigned char ad0832read(bit sgl,bit odd)unsigned char i=0;value=0;valuel=0;scl=o;do=1;開始cs=o;第一個上升沿scl=1;scl=o;do=sgl;第二個上升沿scl=1;scl=o;do=odd;第三個上升沿scl=1

42、;第三個下降沿scl=o;do=1;for(i=0;i<8;i+)scl=1;開始從第四個下降沿接收數(shù)據(jù)scl=o;value«=l;if(do)value+; for(i=0;i<8;i+)接收校驗數(shù)據(jù)valuel»=l;if(do)valuel+=0x80;scl=1;scl=0;cs=1;scl=1;與校驗數(shù)據(jù)比較,正確就返回數(shù)據(jù),否則返回0if(value=valuel)return value;return 0;/*定時器0初始化程序*/void timenit()ea =1;開總中斷tmod = 0x01; 定時器0、定時器1工作方式1eto = 1

43、;tro = 1;開定時器0屮斷允許定時器0定時/*按鍵處理顯示函數(shù)*void key_with()if(key_can = 1)酒精濃度設(shè)置數(shù)加1s_de ngji +; if(s_dengji > 999) s_dengji = 999;訐(key_can = 2)酒精濃度設(shè)置數(shù)減1s_dengji 二 1; 訐(s_dengji <= 1) s_de ngji = 1;顯示酒精等級write_sfm2(2,9,s_de ngji);保存數(shù)據(jù) write_eeprom();/* * * 彳蟲* * * * * *按鍵值uchar key_can;獨立按鍵程序void key()

44、static uchar key_new;按鍵值還原key_ca n = 20;pl | = oxof;按鍵按下jf(pl & oxof) != oxof)按鍵消抖動delay_lms(l);jf(pl & oxof) != oxof) && (key_new = 1)確認是按鍵按下key_new = 0; switch(pl & oxof)得到k3鍵值case 0x0b: key_can = 2; break;得到k4鍵值case 0x07: key_can = 1; break;elsekey_new = 1;/*報警函數(shù)*/void clock_h

45、_l()static uchar value;報警if(dengji >= s_dengji)value +;if(value >= 2)value = 10;蜂鳴器報警beep = beep; else取消報警 訐(dengji < s_dengji)value = 0; beep = 1;/*卞函 */void main()開機叫一聲beep = 0; delay_lms(150);單片機10 口初始化為1p0 = pl = p2 = p3 = oxff; 讀eeprom數(shù)據(jù) in it_eeprom();初始化定時器time _init();init_1602();wh

46、ile(l)獨立按鍵程序key();if(key_can < 10)按鍵按下要執(zhí)行的程序key_with();訐(flag_300ms = 1)flag_300ms = 0;報警函數(shù)clock_h_l();dengji = ad0832read(l,0);dengji = dengji * 450 / 255.0;首先減去零點漂移,一般是ivdengji = dengji -130;if(dengji < 0)dengji = 0;廠將mv轉(zhuǎn)變成mg/l,系數(shù)需要校準(zhǔn)。電壓每升高0.1v,實際被測氣體的濃度增加20ppmo lppm=lmg/kg=lmg/l=lx10-6常用來表示

47、氣體濃度,或者溶液濃度。*/dengji = dengji * 2;顯示酒精濃度write_sfm2(l/9,de ngji);/* 宦時器 q 屮斷月艮務(wù)程序 */void timeont() interrupt 1static uchar value;tho = ox3c;tlo = oxbo; / 50msvalue +;if(value % 6 = 0)flag_300ms = 1;/300msvalue = 0;4酒精濃度檢測系統(tǒng)的protel仿真4.1prote i軟件介紹protel是目前國內(nèi)外最流行的eda軟件之一。它是一款集電路仿真 設(shè)計、pcb圖設(shè)計等功能的eda工作平臺,

48、集成了仿真功能和pld設(shè)計以 及對于信號完整性的分析。prote 1的功能十分強大,并且在電子電路設(shè) 計領(lǐng)域占有很大的市場。它以強大的功能和實用性著稱,近年來逐漸獲得 國內(nèi)外硬件設(shè)計人員的認可。它是目前眾多eda設(shè)計軟件中擁有使用客戶 最多的eda軟件之一。4.2基于protel的酒精濃度檢測系統(tǒng)仿真酒精濃度檢測系統(tǒng)的protcl仿真如圖4. 1所示:u1 1£c3alcohols106n9/lthresh" 80m9/lslw 85882886改麥電位;khj以改交溶度值: ±xih30nccc2ctkcm101onodo” "mtf21/amf14/

49、ai2報弩模塊圖4. 1酒精濃度檢測系統(tǒng)的protel仿真5酒精濃度檢測系統(tǒng)的實驗結(jié)論5.1實驗方案的介紹與對比由于當(dāng)前測試條件的限制,本文擬采用兩種不同的方式進行測試。第一種是 使用相應(yīng)濃度的酒精溶液進行測量,第二種是使用市面上已投入使用的酒精濃度 檢測儀與其進行對比測試。第一種方式的步驟如下:使用裝有不同濃度酒精的瓶子進行測試。將已經(jīng)制 作好的板子接上電源,等待加熱時間20s。此時液晶屏上顯示的酒精濃度會慢慢 減小直至零,當(dāng)其數(shù)值穩(wěn)定為零時,即可開始測試。將裝有酒精溶液瓶子的瓶口 對準(zhǔn)板子上的mq-3傳感器,緩緩靠近。如無意外,可看到液晶屏上酒精濃度變 化。其屮,液晶屏的第一行為檢測到酒精的濃度,第二行為設(shè)定的閾值。當(dāng)酒精 濃度超出設(shè)定的閾值時,板子上的蜂鳴器會報警。第二種方式的步驟如下:使用市面上投入使用的酒精濃度檢測儀進行對比測 試。首先,由測試人員飲用一定量的酒。等到飲酒20分鐘后,

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